DE3233290A1 - DEVICE FOR EXHAUST GAS RECIRCULATION IN PARTICULAR A INTERNAL COMBUSTION ENGINE WORKING WITH ITSELF - Google Patents

DEVICE FOR EXHAUST GAS RECIRCULATION IN PARTICULAR A INTERNAL COMBUSTION ENGINE WORKING WITH ITSELF

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DE3233290A1
DE3233290A1 DE19823233290 DE3233290A DE3233290A1 DE 3233290 A1 DE3233290 A1 DE 3233290A1 DE 19823233290 DE19823233290 DE 19823233290 DE 3233290 A DE3233290 A DE 3233290A DE 3233290 A1 DE3233290 A1 DE 3233290A1
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Description

31.3.1932 Mü/? iMarch 31, 1932 Mü /? i

ROBERT 3 je CH GMBH, TOGO STUTTGART 1ROBERT 3 per CH GMBH, TOGO STUTTGART 1

iinr i :htung für die Abgasrückführung bei einer insbesondere mit Selbst zündung arbeitenden Brennkraftmaschine iinr i: htung for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine that operates in particular with compression ignition

Stand der TechnikState of the art

Aus der US-PS h 177 777 ist ein Abgasrückführungssteuersystem bekannt, bei dem mittels eines Luftmengenmessers die von der Brennkraftmaschine angemessene Luftnenge gemessen und gegebenenfalls zusammen mit weiteren Betriebspar an et er η eir. Steuersignal gebildet wird, das de α Steuerdruck eines pneumatisch betätigbaren Abgasrückführventiles ändert uni damit die Menge der rückgeführten Ac gasmenge steuert. Weiterhin offenbart die US-PS '777 ein Abgasrückführungssyst em, das die Abgasrückführmenge si3t und mit einem aus dem 'Luftmengensignal gebildeten Sollwert vergleicht und entsprechend dem resultierenden Korrektursignal die Einstellung des Abgasrückführventils verändert. 3eim erstgenannten Beispiel ergibt sich der !lacht eil, daß die Abgasrückf ührungsmenge lediglich gesteuert wird, ohne daß Fehleinflüsse erfaßt werdenFrom US-PS h 177 777 an exhaust gas recirculation control system is known in which the appropriate amount of air from the internal combustion engine is measured by means of an air flow meter and optionally together with further operating savings at et er η eir. Control signal is formed that de α control pressure of a pneumatically actuated exhaust gas recirculation valve changes uni so that controls the amount of recirculated Ac gas. Furthermore, US Pat. No. '777 discloses an exhaust gas recirculation system which si3t the exhaust gas recirculation quantity and compares it with a setpoint value formed from the air quantity signal and changes the setting of the exhaust gas recirculation valve in accordance with the resulting correction signal. In the first example mentioned, there is the laughing part that the exhaust gas recirculation rate is only controlled without any incorrect influences being detected

können. Die genannte zweite Lösung erfordert anordnung für iie tatsächlich zurückgeführte Abgasmenge. Die hierbei auftretenden Probleme sind hinlänglich bekannt . Sie rühren vor allem von der hohen Temperatur ies Abgases'sowie seinem Feststoffgehalt her, so da3 die Abgasmessung hinsichtlich der Langzeit Stabilität äuSerst problematisch ist.can. The second solution mentioned requires an arrangement for the amount of exhaust gas actually recirculated. The problems that arise here are well known. They are mainly due to the high temperature ies Exhaust gas and its solids content, so that the exhaust gas measurement extremely in terms of long-term stability is problematic.

Ferner gehören zum Stand der Technik Systeme nach den US-PS'en 4 10U 032, U i£U 206, h i!+2 1*93, h 1T3 203, k 1o1 929, U 250 706, sowie u.a. der DE-03 28 51 ISO.Furthermore, the prior art includes systems according to US Patents 4 10U 032, U i £ U 206, h i! +2 1 * 93, h 1T3 203, k 1o1 929, U 250 706, as well as DE- 03 28 51 ISO.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung für die Abgasrückführung bei einer insbesondere mit Selbstzündung arbeitenden Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des HauptanSpruchs zeichnet sich durch eine umfassende Signalverarbeitung sum Steuern des Abgasrückführventiles aus und ermöglicht somit eine exakte und feinfühlige Mengens"euerung. Weiterhin ergibt 3i:h eine Reduzierung von Schaltvorgängen bei Magnetventilen, was im Hinblick auf eine geringe Störungsanfälligkeit der Einrichtung wünschenswert ist.The device according to the invention for exhaust gas recirculation in the case of one that works in particular with compression ignition Internal combustion engine with the features of Main claim is characterized by a comprehensive Signal processing to control the exhaust gas recirculation valve and thus enables an exact and sensitive Quantity control. Furthermore, 3i: h gives a Reduction of switching processes for solenoid valves, which is desirable in view of a low susceptibility to failure of the device.

weitere Torteile und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit ier nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieies.further gate parts and appropriate configurations of the Invention emerge in connection with the following description of an exemplary embodiment.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschriebenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below

J C- VJ C- V

und erläutert;. Ss zeigen Figur 1 eine grobe Über sieht siarstellung einer Einrichtung für iie Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, Figur 2 ein Blockschaltbild des Regelkreises für die Abgasrückführung, Figur 3 Impulsbilder sum Erläutern der · Ansteuersignale für die zvei Magnetventil-Wicklungen sowie die Begrenzungen des Reglers, Figur k den Signalverlauf des Ventilsimulationssignals zusammen mit den Begrenzungsbereichen und Figur 5 ein Schaltbild des Reglers mit nachfolgendem Dreipunktschalt er sowie der Endstufenansteuerung.and explained ;. Figure 1 shows a rough overview a device for iie exhaust gas recirculation in an internal combustion engine with compression ignition, FIG 2 is a block diagram of the control circuit for exhaust gas recirculation, Figure 3 pulse patterns sum explaining the control signals for the two solenoid valve windings as well as the limits of the controller, figure k the signal curve of the valve simulation signal with the boundary areas and Figure 5 is a circuit diagram of the controller with the following three-point switch as well as the output stage control.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Einrichtung für die Abgasrückführung bei einer mit Selbstzündung arbeitenden 3r enakraf tmaschine. Diese Brennkraftmaschine trägt die Bezugs ziffer 10 und ein Luftansaugrohr ist mit 11 und ein Abgasrohr mit 12 bezeichnet. Der Steuerung der Abgasrückführung dient ein Ventil 13, dessen Fosition mittels einer Stelleinrichtung \\ steuerbar ist. Sie umfa.ät ein Z-ehäuse 15 mit einer darin befindlichen Membran Is, iie mittels einer Feder 17 in einer definierten Lage gehalten wird. Der Federkraft überlagert sich die Wirkung der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern der Stelleinrichtung, wobei die Kammer mit der Feder 1? mit einer Pneumatikleitung 13 gekoppelt ist. Zwei Magnetventile 19 und 20 ermöglichen eine Verbindung der Pneumatikleitung 13 einmal zur Atmosphäre und einmal zu einer Unterdruckquelle, dargestellt z.B. durch eine 'Jnterdruckpumpe 21. Beide Magnetventile 1Q und 2C erhalten Steuerimpulse von einem Steuergerät, das unterschiedliche Eingangsgrößen verarbeitet.The embodiment relates to a device for exhaust gas recirculation in a 3r enakraf t machine operating with compression ignition. This internal combustion engine bears the reference number 10 and an air intake pipe is indicated by 11 and an exhaust pipe by 12. The control of the exhaust gas recirculation is a valve 13 whose Fosition is controllable by means of an adjusting device \\. It comprises a housing 15 with a membrane Is located therein, which is held in a defined position by means of a spring 17. The spring force is superimposed by the effect of the pressure difference between the two chambers of the actuating device, the chamber with the spring 1? is coupled to a pneumatic line 13. Two solenoid valves 19 and 20 enable the pneumatic line 13 to be connected once to the atmosphere and once to a vacuum source, represented for example by a vacuum pump 21. Both solenoid valves 1Q and 2C receive control pulses from a control unit that processes different input variables.

1-1-

- y-- y-

Sin Fahrpedalstellungssensor ist mit 22 Gezeichnet, ein Spritzdauersensor mit 23, ein Drehsahlsensor mi~ 2^, ein Luftmengensensor mit 25 und ein Temperatursensor mit 26. Ben. Drehzahlsensor 2m- folgt ein Jreauer.:- Span.nungs-Wan.dler 28 und dem Spritzdauersensor 23 eine Spritzdauer-Signalauswerteeinheit 29· Sie umfaßt eine Kennlinie bzw. ein Kennfeld, um an ihrem Ausgang ein Signal mit dem WertSin accelerator pedal position sensor is marked with 22, a Spray duration sensor with 23, a rotary steel sensor with ~ 2 ^, an air volume sensor with 25 and a temperature sensor with 26th Ben. Speed sensor 2m- follows a Jreauer.:- Span.nungs-Wan.dler 28 and the spray duration sensor 23 a Injection duration signal evaluation unit 29 · It comprises a Characteristic curve or a map to at its output Signal with the value

m · (SD - SDO)m (SD - SDO)

abgehen zu können. Dabei bedeutet' SL die gemessene Spritzdauer, SDO eine Konstante und m ein multiplikativer Faktor.to be able to leave. 'SL means the measured spray duration, SDO a constant and m a multiplicative Factor.

Dem Fahrpedalsensor 22 ist eine Beschleunigungserkennungsstufe 30 nachgeschaltet. Ausgangssei"ig stehen beide Einheiten bzw. Stufen 29 und 30 mit einem Summenpunkt 31 in Verbindung, der wiederum zu einem Kennlinienfeld 32 geführt ist. Die darin enthaltene sogenannte Lambda-Kennlinie bestimmt ausgehend von der gemessenen Spritzdauer und damit der gemessenen, lern Brennraum zugeführten Kraft stoffmenge ein Luftmengengrundsignal 'Js, das in einem nachfolgenden Differenzpunkt 3^ abhängig vom Ausgangssignal einer Drehzahl-Korrektur stuf e 35 änderbar ist und ' anschließend ein Signal bezüglich des Luftmengensollwertes Usn darstellt. Im Anschluß daran wird dies'er Luftmengensollwert mit dem Luftmengenistwert vom Luftmengenmesser 25 in einem Differenzpunkt 37 verglichen und der betreffende Differenzwert ^ χ steht dann als Eingangsgröße für den PID-Regler mit Dreipunktschalt er 3δ zur Verfügung. Als zusätzliches Eingangssignal erhält ier Block 38 ein Signal vom Temperatursensor 26. Ausgangsseitig führen zwei Leitungen 33 und 'wo unmit~el-An acceleration detection stage 30 is connected downstream of the accelerator pedal sensor 22. On the output side, both units or stages 29 and 30 are connected to a summation point 31, which in turn leads to a family of characteristics 32. The so-called lambda characteristic contained therein is determined based on the measured injection duration and thus the measured, learned combustion chamber force substance quantity a basic air quantity signal 'Js, which can be changed in a subsequent difference point 3 ^ depending on the output signal of a speed correction stage 35 and' then represents a signal relating to the air quantity setpoint Usn is compared at a difference point 37 and the relevant difference value ^ χ is then available as an input variable for the PID controller with three-point switch 3δ. As an additional input signal, block 38 receives a signal from temperature sensor 26. On the output side, two lines 33 and 'where unmit ~ el-

3733290 ..- ■ ,:. ;v λ /,3733290 ..- ■,:. ; v λ /,

bar zu den Erregerwicklungen 41 und U2 der beiden Magnetventile 2 0 und 19.bar to the excitation windings 41 and U2 of the two solenoid valves 2 0 and 19.

Grundgedanke der in Figur 1 dargestellten Anordnung ist es, ausgehend von der gemessenen eingespritzten Kraftstoffaenge einen Luftmengensollwert" zu bilden, und diesen Sollwert über den Grad der Abgaszumischung zum Frischluftanteil zu regeln.The basic idea of the arrangement shown in FIG. 1 is it, based on the measured amount of injected fuel an air volume target value "to form, and this target value via the degree of exhaust gas admixture to the To regulate the fresh air proportion.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild des Regelkreises für die Abgasrückführung beim Gegenstand von Figur 1. 37 kennzeichnet wieder die Vergleichs st eile für Soll- und Istwert. Aus Zweckmäßigkeitsgründen im Hinblick auf ein spezielles Ausführungsbeispiel wird hier jeweils der reziproke Soll- und Istwert der Luftmenge verwendet. Die in diesem Vergleichspunkt 37 ermittelte Regelabweichung ό x gelangt zur Einheit 38 mit einem PID-Regler -5, ier Begrenzungen aufweist und anschließend zu einem Dreipunkt-Schalter Π6. Es schließt sich ein Block •+5 an, der das Signalverhalten der. Magnetventile sowie des Membranstellwerks charakterisiert. Dieser Block hQ kennzeichnet prinzipiell einen Signal-Positionswandler, der bei der aus Figur 1 ersichtlichen Anordnung im ungünstigsten Fall Integralverhalten aufweist. Im Abgas Rückführungsventil 13 stellt sich eine Zuordnung von Ventilposition ;c und rückgeführter Abgasmenge ein. Je höher das Maß an rückgeführtem Abgas ist, desto kleiner wird aufgrund der Druckverhältnisse im Ansaugrohr der Anteil der Frischluft und umgekehrt. Dargestellt ist iies anhand der Kennlinie QL über den Hub des Abgasrückführungsventils 13. Der Regelkreis schließt sich über den Luftmengensensor 25, der bei entsprechender Auslegung ein Ausgangssignal proportional dem Kehrwert der Luftmenge liefert und somit an der Vergleichs st eile 37 ein Luftner.gen-Istsignal zur Verfügung stellt. DasFIG. 2 shows a block diagram of the control circuit for the exhaust gas recirculation in the subject of FIG. 1. 37 again identifies the comparative parts for the setpoint and actual value. For reasons of expediency with regard to a special embodiment, the reciprocal setpoint and actual value of the air volume are used here. The control deviation ό x determined in this comparison point 37 reaches the unit 38 with a PID controller -5, which has limits, and then to a three-point switch Π6. This is followed by a block • + 5 , which shows the signal behavior of the. Characterized solenoid valves and the membrane interlocking. This block hQ basically identifies a signal position converter which, in the arrangement shown in FIG. 1, has integral behavior in the worst case. In the exhaust gas recirculation valve 13, the valve position; c and the recirculated exhaust gas quantity are assigned. The higher the amount of recirculated exhaust gas, the smaller the proportion of fresh air and vice versa, due to the pressure conditions in the intake pipe. This is shown using the characteristic curve QL over the stroke of the exhaust gas recirculation valve 13. The control loop closes via the air volume sensor 25, which, if configured accordingly, supplies an output signal proportional to the reciprocal value of the air volume and thus supplies an air energy actual signal to the comparative part 37 Provides. That

entsprechende Soll-Signal entspricht dem in Figur 1 eingezeichneten Wert rJsri und die 3olL-Istwer~-3iiferenz bildet als Hegelabweichung Δ χ die Eingangsgröße des PID-Reglers * 5.The corresponding setpoint signal corresponds to the value r Jsri shown in FIG. 1 and the 3olL actual value -3 difference forms the input variable of the PID controller * 5 as the Hegel deviation Δ.

Kennzeichen des Dreipunktschalters 4Ö ist seine I;:::r.e und seine Hysterese, deren Dimensionierungen im folgenden noch näher erläutert werden. Außerdem zeigt Figur 2 eine Stellglied-Simulations-Einheit 50, deren Eingangssignal dem Ansteuersignal der "beiden irregerwicklungen 41 und h-2 ίϊγ Magnetventile 19 und 20 entspricht und ausgangsseitig zusätzlich ein verzögertes Signal auf den Eingang des Dreipunkt-Schalters k6 einspeist, 'nachgiebige Rückführung). -The hallmark of the 4Ö three-point switch is its I; ::: re and its hysteresis, the dimensions of which are explained in more detail below. In addition, FIG. 2 shows an actuator simulation unit 50, the input signal of which corresponds to the control signal of the "two irreversible windings 41 and h-2 ίϊγ solenoid valves 19 and 20 and additionally feeds a delayed signal to the input of the three-point switch k6 on the output side," flexible feedback ). -

Der PID-Regler ^5 arbeitet linear und nur innerhalb der toten Zone des darauffolgenden Dreipunktschalt ers h-6. Dieser Regler bestimmt bei kleiner Regelabweichung auch die Schalthäufigkeit der einzelnen Magnetventile. Innerhalb der toten Zone bzw. der Hysterese Iä3t der Zreipunktschalter k6 keine 7eränderung an las Stellwerk passieren. Überschreitet das Ausgangs signal ies PID-Reglers *+5 einen bestimmten Wert nach einer Seite, dann schaltet eines der beiden Magnetventile "9, 20 ein und die Membran 16 der Steileinrichtung * - wir I mit einer Zeitkonstanten TI verschoben. Daraus resultiert das Verhalten des Blocks kd in Figur 2 als !-Glied.The PID controller ^ 5 works linearly and only within the dead zone of the following three-point switch h-6. In the event of a small control deviation, this controller also determines the switching frequency of the individual solenoid valves. Within the dead zone or the hysteresis, the two-point switch k6 does not change the value of the signal box. If the output signal of the PID controller * + 5 exceeds a certain value to one side, then one of the two solenoid valves "9, 20" switches on and the diaphragm 16 of the steep device * is shifted with a time constant TI. This results in the behavior of the Blocks kd in Figure 2 as!

Zweck der Hysterese des Dreipunktschalt ers -o ist es, ein dauerndes Hin- und Herschalten der Ventile zu vermeiden und dadurch ihren Verbrauch von ier "Jnterdruckversorgung zu verringern und die Lebensdauer :u erhöhen Die Größe der Hysterese bestimmt sich aus dem vor-Purpose of the hysteresis of the three-point switching ers -o is to avoid a permanent switching back and forth of the valves and thereby reduce their consumption of ier "Jnterdruckversorgung and the service life: u increase the size of the hysteresis is determined by the pre-

■.■ -^ -180 4 ο■. ■ - ^ -180 4 ο

- r- M - r- M

ha η ie η. en Z t 5 r u η g s b a η d . Die Totzone ergibt sich aus ier gewünschter. Genauigkeit; und der P-Ver st ärkung des Reglers Up.ha η ie η. en Z t 5 r u η g s b a η d. The dead zone results from ier desired. Accuracy; and the P amplification of the Controller Up.

Die Rückführung des Dr eipunkt -rochalt erausgangs signals stellt eine .Hilfsregelgröße dar. Zur Verbesserung der Stabilität simuliert sie die Reaktion des Stellgliedes nach der Ar« eines Beobachters. Sie verhindert auf diese Weise eine stark überschwingende Reaktion des Regelkreises. Die Einheit 50 erzeugt also kein PID-Verhalten, sondern sie bestimmt in dem Falle, in velchem nur eine minimale Korrektur nötig ist, mit der Aufklingzeitkon-3".aa:er. lie zugehörige Mindester eit e der Stellimpulse. Die Abklingzeitkonstante der Rückführung ist größer, für geringere Schalthäufigkeit.The feedback of the three-point roch switch output signal represents an auxiliary rule variable. To improve the Stability, it simulates the reaction of the actuator according to the behavior of an observer. You prevented on this Way a strong overshooting reaction of the control loop. The unit 50 does not generate any PID behavior, rather, in the event that only a minimal correction is necessary, it determines with the release time con-3 ".aa: er. The associated minimum duration of the actuating impulses. The feedback decay time constant is greater, for lower switching frequency.

Das Zeitverhalten des PID-Reglers ^5 wirkt sich nicht direkt auf das Stellglied, d.h. das Ventil 13 aus, doch es beeinflußt das Kleinsignalverhalten und die Schalthäufigkeit. Besonders wichtig ist daher, wie nach einem Überschreiten einer Schaltschwelle reagiert wird. Wenn z.3. innerhalb der toten Zone der I-P.egler eine gerade noch vorhandene Regelabweichung aufintegriert, dann soll sich nur ein kleinstmöglicher Stellimpuls auswirken.The time behavior of the PID controller ^ 5 has no effect directly on the actuator, i.e. the valve 13, but it influences the small signal behavior and the Switching frequency. It is therefore particularly important how you react after a switching threshold is exceeded will. If e.g. 3. within the dead zone of the I-controller there is a control deviation that is just still present integrated, then only a smallest possible Affect actuating pulse.

Um in Anschluß an einen Schaltpunkt den Regler möglichst nahe seinem optimalen Arbeitsbereich zu halten, wird der I-Teil kurz nach Überschrei-ten einer Schalt-, schwelle begrenzt. Bei größeren Regelabweichungen können der.?- und der D-Teil bis zu einer späteren Begrenzung weiterlaufen. Dargestellt ist dies im einzelnen in Figur 3, aus der das Signalverhalten des PIZ-Reglers -? mit seinen Begrenzungen sowie das Ξ ehalt verhalt en des Dr eipunkt schalter s !+b im einzelnen dargestellt ist.In order to use the controller in connection with a switching point keep close to his optimal working area, is the I-part shortly after crossing a switching, threshold limited. In the case of larger control deviations, the.? And D sections can be limited up to a later date keep walking. This is shown in detail in Figure 3, from which the signal behavior of the PIZ controller -? with its limitations as well as that The behavior of the three-point switch s! + B in detail is shown.

3733290 ν- λ ~ Λ. ,3733290 ν- λ ~ Λ . ,

-X--X-

Die Festlegung einer minimalen und einer maximalen Impulslänge wird zwecknäßigerweise anhand der beiden Figuren 3 und h. erklärt.The definition of a minimum and a maximum pulse length is expediently based on the two FIGS . 3 and h. explained.

Das Ventil öffnet mechanisch noch nicht, wenn die Impulslänge kleiner als timin ist. Für die minimale wirksame Impulsdauer gilt dabei folgendes. Bei festgelegter Hysterese wird die Zeitkonstante und die G-ewichtung der Rückführung (über die Stellglied-Simulationseinheit 50) ro definiert, daß die rückgeführte Spannung nach einer Dauer von t min gerade-den Wert der Hysterese erreicht. Siehe hierzu die entsprechenden Eintragungen in Figur 3, h. Bei minimaler Regelabweichung wirkt sich so der kleinstmögliche Korrektur sehr itt aus. 7,renn iie Regelabweichung einen größeren Wert annimmt, überragt sie je nach Größe der ?-VerStärkung außerhalb der toten Zone die rückgeführte Spannung. Ss werden dann entsprechend längere Impulse geschaltet.The valve does not open mechanically when the pulse length is less than timin. The following applies to the minimum effective pulse duration. With a fixed hysteresis, the time constant and the weighting of the feedback (via the actuator simulation unit 50) ro are defined so that the feedback voltage just reaches the value of the hysteresis after a duration of t min. See the corresponding entries in Figure 3, h. In the case of a minimal control deviation, the smallest possible correction has a great effect. 7, r hen iie control deviation becomes a larger value, it towers, depending on the size of the? Amplification outside the dead zone, the returned voltage. Ss are then switched accordingly longer pulses.

Mit einer absoluten Begrenzung des- Reglers U5 kann eine maximale Impulslänge tTmax bestimmt werden. Sie mu2 r.o:h so klein gewählt werden, daß sie noch nicht zum Bestehen von Dauerschwingungen ausreicht. Die Impulslängen sind daher auf den Bereich zwischen t min und *Taa:c begrenzt und orientieren sich an der Größe der Regelabweichung .With an absolute limitation of the controller U5, a maximum pulse length t T max can be determined. It has to be chosen so small that it is not yet sufficient for the existence of permanent oscillations. The pulse lengths are therefore limited to the range between t min and * T aa: c and are based on the size of the control deviation.

Sin Ausführungsbeispiel des Blocks 33. in Figur *. und ist in Figur 5 dargestellt, wobei zu beachten ist, ia3 Figur 5 wieder zwei zu Magnetventilen gehörende Erregerwicklungen U1 und k2 aufzeigt, während Figur 2 der Einfachheit halber lediglich eine.Ausgangsleitung mit dem Signal UMV zeigt.Sin embodiment of block 33. in Figure *. and is shown in FIG. 5, whereby it should be noted that FIG. 5 again shows two excitation windings U 1 and k2 belonging to solenoid valves, while FIG. 2 shows only one output line with the signal UMV for the sake of simplicity.

^I au pt bestanat = il 4er in Figur 5 dargestellten Sehalttungsanorinung ies Blocks 30 von Figur 2 sind ein PID-Regler -<· 5 mit seinen Begrenzungen, ein Dr eipunkt schalt er mit zwei Komparatoren, eine nachgiebige Schalt impuls rückführung zum Darstellen der Stellglied-Simulationseinheit u.ii letztlich zwei Treiberstufen für die beiden Ansteuersignale der Erregerwicklungen 41 und k2. ^ I au pt bestanat = il 4 Sehalttungsanorinung shown in Figure 5 ies Blocks 30 of Figure 2 are a PID controller - <5 with its limits, a three point he switches with two comparators, a flexible switching pulse feedback to represent the actuator -Simulation unit u.ii ultimately two driver stages for the two control signals of the excitation windings 41 and k2.

Im einzelnen ergibt sich folgender Aufbau.The following structure results in detail.

Zwischen Luftmengensensor 25 und Differenzpunkt 37 befindet sich ein D-Glied, bestehend aus einer Reihenschaltung von Kondensator 55 und Widerstand 5o und einem dieser reihenschaltung parallel liegenden·Wider stand 57. Der Luftmengensollwert wird über einen Widerstand 58 auf den Differenzpunkt 37 eingespeist.Located between the air volume sensor 25 and the difference point 37 a D element consisting of a series circuit of capacitor 55 and resistor 5o and one of these Series connection parallel · Resistance stood 57. The Air volume setpoint is via a resistor 58 to the Difference point 37 fed in.

Hauptbestandteil des PID-Reglers ist ein Operationsverstärker 00, in dessen Gegenkopplungszweig ein Kondensator 51 liegt. 'Zwischen zwei Bat1; er iespannungsleitungen c2 und 04 liegen zwei einstufige Spannungsteiler mit den Widerständen z~ und 66, 6" und 63 sowie ein mehrstufiger Spannungsteiler aus fünf Widerständen 69 bis 73. Der Substraktionspunkt 37 ist unmittelbar zum Minus-Eingang des Operationsverstärkers 6.1 geführt. Dieser Minus -Ξ ingang steh1: zusätzlich über eine Diode 75 mit iem Schleifer des als Potentiometer ausgebildeten Widerstandes 79 in Verbindung, desgleichen über eine Diode 7o mit dem Schleifer des ebenfalls als Potentiometer ausgebildeten Widerstandes 73. Zusätzlich existiert eine Reihenschaltung von Widerstand 77 und Kondensator 73 zwischen dem Minuseingang und der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 73 und 72 sowie eine Wi der 3tan ds-Kondensator-Dioden-Kombinat ion swischen Minuseingang und den Verbindungsstellen der Widerstände c? und 70 sowie 71 und 72. Dabei liegt ein Wider-The main component of the PID controller is an operational amplifier 00, in whose negative feedback branch there is a capacitor 51. 'Between two bat 1 ; he voltage lines c2 and 04 are two single-stage voltage dividers with resistors z ~ and 66, 6 "and 63 as well as a multi-stage voltage divider from five resistors 69 to 73. The subtraction point 37 is led directly to the minus input of the operational amplifier 6.1. This minus -Ξ Ingang stand 1 : additionally connected via a diode 75 to the wiper of the resistor 79, which is designed as a potentiometer, and also via a diode 7o to the wiper of the resistor 73, which is also designed as a potentiometer. In addition, there is a series connection of resistor 77 and capacitor 73 between the negative input and the connection point of the two resistors 73 and 72 as well as a Wi of the 3tan ds capacitor-diode combination between the minus input and the connection points of the resistors c? and 70 as well as 71 and 72. There is a resistor

- yS - - yS -

stand 79 einem. Kondensator 8θ parallel und diese Parallelschaltung ist wiederum über je eine Diode 31 ■ und mit den Verbindungsstellen der Widerstände 69 und "3 sowie 71 und 72 gekoppelt. Ausgangssei*; ig wird der Operationsverstärker 60 an der Verbindungsstelle der Widerstände 70 und 71 angeschlossen, der auch den Ausgang des PID-Reglers -4-5 mit seinen Begrenzungen darstellt. Es folgt über einen Widerstand 3u der am Eingang des Dreipunktschalt ers h6 von Figur 1 liegende Differenrpunkt, an dessen Ausgang das Signal Λ χ auftritt. Dieser Punkt ist zum Minuseingang eines Operationsverstärkers 35 geführt, dessen Pluseingang mi* der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 67 und 53 -gekoppelt ist. Gegengekoppelt ist der Operationsverstärker 35 mittels eines Widerstandes 36.stood 79 one. Capacitor 8θ parallel and this parallel circuit is in turn coupled via a respective diode 31 ■ and with the junctions of the resistors 69 and "3 as well as 71 and 72 Ausgangssei. *; Ig of the operational amplifier 60 is connected to the junction of resistors 70 and 71, which also represents the output of the PID controller -4-5 with its limits. It follows via a resistor 3u the differential point at the input of the three-point switch h6 of Figure 1, at the output of which the signal Λ χ occurs. This point is the negative input of an operational amplifier 35, whose positive input mi * is coupled to the junction of the two resistors 67 and 53. The operational amplifier 35 is counter-coupled by means of a resistor 36.

Der Dreipunkt schalter ±0 von Figur 2 wird beim Gegenstand von Figur 5 aus zwei Schwellwert schaltern 33 uni 59 gebildet. Sin zweistufiger Spannungsteiler mit den drei Widerständen 90 bis 92 erzeugt die Echwellwerte für die beiden Komparatoren 88 und 39, wobei von der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 90 und 91 ein Widerstand 93 zum Minuseingang des Schwellwertschalter 88 und'von der Verbindungsstelle der beiien Widerstände 91 und 92 ein Widerstand 9^ 2um Pluseingang des Schwellwertschalters 39 führt. Die beiden anderen Eingänge der Schwellwertschalter 33 und 39 stehen über je einen Widerstand 96 und 9" mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 3 5 in Verbindung. Zwischen den Eingangsklemmen der beiden Schwellwertschalter 88 und 39 liegt noch je ein Kondensator 93 und 99. Mitgekoppelt sind sie über Wiierstände 100 und 101. Ausgangsseitig stehen die beiden Schwellwertschalter 83 und 89 über je einen Widerstand ; 32 uniThe three-point switch ± 0 of Figure 2 is formed in the subject of Figure 5 from two threshold switches 33 and 59. A two-stage voltage divider with the three resistors 90 to 92 generates the echo threshold values for the two comparators 88 and 39, with a resistor 93 from the junction of the two resistors 90 and 91 to the negative input of the threshold switch 88 and from the junction of the two resistors 91 and 92 a resistor 9 ^ 2um plus input of the threshold switch 39 leads. The other two inputs of the threshold switches 33 and 39 are each connected to the output of the operational amplifier 35 via a resistor 96 and 9 ″. A capacitor 93 and 99 is also connected between the input terminals of the two threshold switches 88 and 39 Resistances 100 and 101. On the output side, the two threshold value switches 83 and 89 each have a resistor, 32 uni

37332903733290

ι "j3 mit der Plusspannungsleitung 6? in Verbindung und ferner über je einen Widerstand 10« und 105 21 it den jate-AnSchlüssen zveier Feldeffekttransistoren I06 und 107. Während ihre Source-Anschlüsse jeweils an Masse liegen, befinden sich zwischen den Drain-Anschlüssen und ier Plusleitung o3 dia Erregerwicklungen i+1 und \2. der Magnetventile 19 und 20.ι "j3 with the positive voltage line 6? in connection and also via a resistor 10" and 105 21 with the jate connections of two field effect transistors I06 and 107. While their source connections are each grounded, are between the drain connections and ier plus line o3 dia excitation windings i + 1 and \ 2. of solenoid valves 19 and 20.

Zur Realisierung der Stellglied-Simulation (Einheit 50 des Gegenstandes von Figur 2) dient ein Widerstands-Kondensator-Diodennetzwerk. Vom Ausgang des Schwellwertschalters 88 führt eine Reihenschaltung von Widerstand 110 und Diode 111 und vom Drain-Anschluß des Feideffekts-Transistörs 107 ebenfalls eine Reihenschaltung von Widerstand 112 und Diode 113 zu einem 7er c indur.gspunkt 114, auf dem das Signal xr von Figur 2 auftritt und über einen Impedanzwandler mit einem 2'peraticnsverstärker 115 und einen Widerstand 116 2um Minus-Eingang des Operationsverstärkers 35 geführt ist. Zusätzlich liegt zwischen Verbindungspunkt 11h und dem Spannungsteilerabgriff aus zwei Widerständen 117 und 113 eine Parallelschaltung .eines Widerstandes II9 sowie eines Kondensaters 120.A resistor-capacitor-diode network is used to implement the actuator simulation (unit 50 of the subject matter of FIG. 2). A series connection of resistor 110 and diode 111 leads from the output of threshold switch 88 and a series connection of resistor 112 and diode 113 also leads from the drain connection of field effect transistor 107 to a 7-point c indur.gpunkt 114 on which the signal xr from FIG occurs and is routed to the minus input of the operational amplifier 35 via an impedance converter with a 2 'operational amplifier 115 and a resistor 116. In addition, h is located between connecting point 11 and the voltage divider consisting of two resistors 117 and 113, a parallel connection resistor .One II9 and a Kondensaters 120th

Die in Figur 5 dargestellte Schaltungsanordnung bietet als solche keine besonderen Schwierigkeiten. Erwähnenswert ist lediglich folgendes:The circuit arrangement shown in Figure 5 offers as such, no particular difficulties. Worth mentioning is just the following:

Der Operationsverstärker 60 mit seiner PID-Be schaltung erhält eine Begrenzung des Intergral-Teiles , wenn seine Ausgangs spannung nach einer Seite- einen derartigen Differenzwert aufweist, daß die Dioden 31 oder 32 nach Maßgabe des Spannungsteilers 69 und 70 bzw. 71 bis 73 lei-The operational amplifier 60 with its PID circuit receives a limitation of the integral part if its Output voltage to one side- such a difference value has that the diodes 31 or 32 conduct according to the voltage divider 69 and 70 or 71 to 73

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tend werden. Dann schaltet sich der Zweig mit dem Kondensator SO und dem Widerstand 79 parallel zum PI-Z ve ig 77, 73, so daß ein verzögerter P-Regler entsteht, mit einer entsprechend dem Widerstand T9 verminderten Verstärkung. Der Kondensator Su parallel zum Widerstand 79 dämpft den Regler gegen Dauerschwinngungen, die bei niedriger Drehzahl die Abgasrückführung stören könnten. Die Integrations-Zeitkonstante (C78) richtet sich nach der erforderlichen Regelgeschwindigkeit .tend to be. Then the branch with the capacitor SO and the resistor 79 switches in parallel to the PI-Z ve ig 77, 73, so that a delayed P controller is created, with a gain corresponding to the resistor T 9 reduced. The capacitor Su parallel to the resistor 79 dampens the controller against continuous oscillations which could disrupt the exhaust gas recirculation at low speed. The integration time constant (C78) depends on the required control speed.

Weitere Abgriffe an den Potentiometern 69 und 73 bringen über Dioden 75 und 76, die zum Minuseingang des Operationsverstärkers 6o zurückführen, die Gesamtbegrenzung des Reglers für die maximalen Impulslängen.Bring further taps on potentiometers 69 and 73 via diodes 75 and 76, which lead back to the negative input of the operational amplifier 6o, the overall limit of the controller for the maximum pulse lengths.

Der D-Anteil des Reglers k-5 wird am Eingang für den Istwert gebildet (Kondensator 55 und Widerstand 56). Die Ausgangs spannung des Reglers wird an einem Summierverstärker 85 mit dem vom Ausgang der Schwellwertschalter 38 und 89 zurückgeführten Signal verglichen und die Differenz spannung gelangt schließlich zum Dreipunktschalter mit den beiden Schwellwert schaltern 38 und 89. Die sogenannte tote 3one dieses Treipunktschalt ers wird durch die Widerstandskombination 91, 90 und 92 bestimmt und die Hysterese durch die Wahl der Widerstände 100 und 96 sowie 10' und 9^· Die beiden Schaltausgänge der Schwellwertschalter 88 und 39 steuern die beiden Endstufen mit ien Feldeffekttransistoren 106 und 107 und die beiden !Zeitglieder der Stellglied-Simulation jeweils vorzeichenrichtig an. Die Aufklingzeit der Zeitglieder bestimmen über die Dioden 111 und 113 lie Widerstände 110 und 1:2 sowie der Kondensator 120. Die Abklingzeit orientiert sichThe D component of controller k-5 is at the input for the Actual value formed (capacitor 55 and resistor 56). The output voltage of the regulator is fed to a summing amplifier 85 with the output of the threshold switch 38 and 89 returned signal compared and the differential voltage finally reaches the Switch the three-point switch with the two threshold values 38 and 89. The so-called dead 3one of this treipoint switch ers is determined by the resistance combination 91, 90 and 92 determined and the hysteresis by the Choice of resistors 100 and 96 as well as 10 'and 9 ^ · The two switching outputs of the threshold value switch 88 and 39 control the two output stages with field effect transistors 106 and 107 and the two! Actuator simulation with the correct sign. The decay time of the timers is determined by the diodes 111 and 113, resistors 110 and 1: 2 as well the capacitor 120. The decay time is oriented

.17 :i J 7 9 Π.1 7: i J 7 9 Π

an ie rl Werken las ?! jndensator 3 120 und des Widerstandes "1? wobei iieser Widerstand einen wesentlich höheren Wert besitzt als die beiden Widerstände 110 und 112. Das Simulations signal gelangt vom Zeitglied über den Impedanzwandler mit dem Operationsverstärker 11p und über einen Gewichtungswiderstand 116 auf einen Summationspunkt vor dein Minuseingang des Operationsverstärkers 35, iem zusätzlich das Ausgangs signal des PID-Reglers zugeführt wird.read on ie rl works?! jndensator 3 120 and resistance "1? With this resistance having a significantly higher value Has value than the two resistors 110 and 112. The simulation signal comes from the timer via the Impedance converter with the operational amplifier 11p and via a weighting resistor 116 to a summation point in front of your negative input of the operational amplifier 35, iem also the output signal of the PID controller is fed.

Zusammenfassend lassen sich folgende Punkte des Anmeldungsgegenstandes hervorheben..The following points of the subject of the application can be summarized point out..

Der PID-Regler ^5 sowie der Dreipunktschalt er U6 besitzen eine Begrenzung der Stellgröße; zugleich ist
die Schaltzeit definiert mittels Schalthysterese und der Zeit konstant en der zurückgeführten Stellglied-Simulation.. Mit diesen Maßnahmen gelingt es, den Regelkreis auch bei variablen Streckenparanietern bei allen Arbeitspunkten zu stabilisieren.
The PID controller ^ 5 and the three-point switch U6 have a limitation of the manipulated variable; is at the same time
the switching time is defined by means of switching hysteresis and the time constant en of the returned actuator simulation. With these measures, it is possible to stabilize the control loop at all operating points, even with variable route saving providers.

Die }rö.3e der Totzeit iss Dreipunkt se halt er 3 ist bestimmt durch die gewünschte Genauigkeit und durch die Verstärkung.The} rö.3e of the dead time is three point se hold he 3 is determined by the desired accuracy and by the gain.

Die Schalthysterese orientiert sich in ihrer GröSe am vorhandenen Störband und dient zusätzlich zum Definieren der Sohaltzeit.The size of the switching hysteresis is based on existing interference band and is also used to define the time of suspension.

Die Rückführung der Stellimpulse, d.h. dem Ausgangssigr.al des Dr eipunkt schalt er s ^6, erfolgt mit unterschiedlicher Zeitkonstante für den Schalt- und Rückschiltmoment und beeinflußt die Schalthäuf i s-keit .The feedback of the control pulses, i.e. the output signal the three-point switch s ^ 6, takes place with different Time constant for the switching and reverse torque and influences the switching frequency.

39332903933290

Beeinflußt wird lie minimale Impulslänge lurch lie Ieitkonstanue der Pückführung im Sinschaltmonent sovie luror die Gevichtung der Rückführung. Sie Oemi2o sich nach der kleinsten, sich gerade noch mechanisch auswirkenden Impulslänge und bildet damit den kleinsten Korrekturschritt .The minimum pulse length is influenced the pecking in the Sinschaltmonent soie luror the enforcement of repatriation. You Oemi2o after yourself the smallest, which just barely have a mechanical effect Pulse length and thus forms the smallest correction step.

Die maximale Impulslänge ist kleiner, als für das Bestehen einer Dauer schwingung ausreichend wäre. Sie wird durch als Begrenzung des Reglerausganges bestimmt.The maximum pulse length is smaller than would be sufficient for continuous oscillation. she will determined by as a limitation of the controller output.

Der PID-Regler U5 ist in seinem Seitverhalten unabhängig von der Größe der Regelabweichung. Die ?-7erstärkung errechnet sich nach den Erfordernissen der Stabilität, der I-Anteil an der Genauigkeit innerhalb der toten Zone, wobei zwischen der erforderlichen Dämpfung und der Regelgeschwindigkeit ein Kompromiß zu schließen ist.The side behavior of the PID controller U5 is independent on the size of the control deviation. The? -7 gain is calculated according to the requirements of stability, the I component of the accuracy within the dead zone, with between the required damping and a compromise has to be made with regard to the control speed.

?ür die Begrenzung gilt, daß der I-Anteil knapp außerhalb der toten Zone begrenzt wird, was gegen niederfrequentes sogenanntes Sägen zweckmäßig ist. Zcrt wir! auch die P-Verstärkung vermindert. Zum Begrenzen der maximalen Impulslänge wird der regler weiter entfernt von der toten Zone vollständig begrenzt (s. hierzu Figuren 3 und M. Die Begrenzung des I-Anteils verhindert, daß der I-Regler aufgrund von Totzeitverhalten der Regelstrecke bzw. großen Verzögerungen weit wegläuft, was zu Dauerschwingungen f uhr en. würde. Aus diesem Grund wird der I-3ereich gerade so groß gewählt, daß die Genauigkeit gewährleistet ist.It applies to the limitation that the I component is just outside the dead zone is limited, which is useful against so-called low-frequency sawing. We are excited! the P gain is also reduced. To limit With the maximum pulse length, the controller is completely limited further away from the dead zone (See Figures 3 and M. The limitation of the I component prevents the I controller from running due to dead time behavior of the controlled system or large delays runs far away, causing continuous oscillation to lead. would. Because of this, the I-3 area becomes straight chosen so large that the accuracy is guaranteed is.

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Claims (1)

31 .3. 1932 Mü/?i31 .3. 1932 Mü /? I ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1 AnsprücheExpectations M.)Einrichtung für die Abgasrückführung bei einer insbesondere mit Selbstzündung arbeitenden Brennkraftsa-M. ) Device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine that works in particular with compression ignition " schine, mit einem Ventil in der Rückführleitung, dessen Stellung über die Ansteuerung zweier Magnetventilwicklungen (U1 und U2 ) bestimmbar ist und mit einem Steuergerät, das ausgehend von Betriebskenngrößen das Ansteuersignal für die beiden Magneöventilwickiungen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät ein ?ID-Regelverhalten mit Begrenzungen aufweist und das Abgasrückführungsventil (13) über die beiden Magnetventilwicklungen (h1 und h2) im Dreipunkt-Betrieb ansteuerbar ist."Schine, with a valve in the return line, the position of which can be determined by activating two solenoid valve windings (U1 and U2), and with a control device which, based on operating parameters, forms the control signal for the two solenoid valve windings, characterized in that the control device has an? ID -Has control behavior with limitations and the exhaust gas recirculation valve (13) can be controlled via the two solenoid valve windings (h 1 and h2) in three-point operation. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 als Betriebskenngrößen wenigstens zwei der Größer. Fahrpedalstellung, Drehzahl, Luf tdurchsa- ζ ir. Ansaugrohr, Spritzdauer und Temperatur verarbeite- werden.2. Device according to claim 1, characterized in that there are at least two of the larger operating parameters as operating parameters. Accelerator pedal position, speed, air flow ζ ir. Intake pipe, injection duration and temperature can all be processed. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Dreipunktbetrieb des Rückführungsventils (13) ermöglichende Dreipunktschalt er eine Hysterese aufweist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the three-point switch enabling the three-point operation of the feedback valve (13) it has a hysteresis having. 3 2 3 J ι β 0.3 2 3 J ι β 0. -i . Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ia3 lie Signalverarbeitungseinheit mit dem Dreipunktöciiälter '^d) eine Rückführung aufweist.-i. Device according to claim 3, characterized in that In general, there is a signal processing unit with the three-point controller '^ d) has a return. 5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 "bis ~, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt impulse für iie Irregerwicklungen (^1 und -2) zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert liegen, die sich am Ansprechverhalt en des Abgasrückführungsventils (13) sowie dec Gesamtverhalten des Systems orientieren.5. Device according to at least one of claims 1 "to ~, characterized in that the switching pulses for iie excitation windings (^ 1 and -2) between one minimum and a maximum value, which are related to the response behavior of the exhaust gas recirculation valve (13) as well as the overall behavior of the system. 6. Einri :htur.g nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des rückg-eführten Abgases auf einen Sollwert regelbar ist, der sich an der erforderlichen Frischluftmenge orientiert und diese Frischluftmenge ausgehend von Last und Drehzahl bestimm t w i r d.6. Einri: htur.g according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the proportion of the returned Exhaust gas can be regulated to a target value that is based on the required amount of fresh air and this amount of fresh air based on load and speed determined w i r d. ". Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, ±&S> als Lastsigrial ein Sprit zdauer signal eines Einspri~3ventils Verwendung findet, wobei dieses Spritziauersigr.al vorzugsweise drehzahlabhängig korrigiert ist.". Device according to claim 6, characterized ± &S> is used as a Einspri Lastsigrial a fuel zdauer signal ~ 3ventils use, said Spritziauersigr.al is preferably corrected speed dependent. 3. Einrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lastsignal ein Korrektur signal vom Fahrpedal überlagert wird und dieses korrigierte Signal Eingangsgröße einer Lambda-Kennlinie (32) ist, an deren Ausgang ein Sclluf t-mengens ignal abnehmbar ist.3. Device according to claim T, characterized in that the load signal is a correction signal from the accelerator pedal is superimposed and this corrected signal is the input variable of a lambda characteristic curve (32) Output an air volume signal can be removed. 9. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein PID-Regler9. Device according to at least one of claims J to 3, characterized in that a PID controller -5, getrennte Begrenzungen für den I- und den P-Anteil aufwe ist.-5, separate limits for the I and P components having. 10. Einrichtung nach -wenigstens einem ier Ansprüche 1 'tis 9 j dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung Versögerungsverhalten hat.10. Device according to at least one ier claims 1 'tis 9 j characterized in that the return Has delay behavior. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichne", daß die A"bkling3eitkonstante der Rückführung langer als die Aufklingseitkonstante ist.11. Device according to claim 10, characterized in ", that the time constant of the feedback is longer than is the decay time constant.
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